一种pvc用抗菌乳液及其制备方法
阅读说明：本技术 一种pvc用抗菌乳液及其制备方法 (Antibacterial emulsion for PVC and preparation method thereof ) 是由 李丹丹 于 2020-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种PVC用抗菌乳液及其制备方法,该抗菌乳液包括以下重量份数的原料：总单体35-50份、乳化剂1-3份、pH缓冲剂0.5-1份、引发剂0.05-0.3份、去离子水50-65份,并经带温带压反应得到抗菌乳液。本发明产品有效改善现有技术中水性氯乙烯共聚乳液耐水性差、不抗菌等不足,兼顾综合性能,解决了问题的同时,具有高效耐候性等性能。可以预见,该材料将在工业涂料、建筑涂料等室内、户外使用迎来广阔的市场前景,尤其适用PVC薄膜(食品包装等)、PVC地板涂层等领域等。(The invention belongs to the field of high polymer materials, and particularly relates to an antibacterial emulsion for PVC (polyvinyl chloride) and a preparation method thereof, wherein the antibacterial emulsion comprises the following raw materials in parts by weight: 35-50 parts of total monomers, 1-3 parts of emulsifier, 0.5-1 part of pH buffer, 0.05-0.3 part of initiator and 50-65 parts of deionized water, and carrying out a warm-pressing reaction to obtain the antibacterial emulsion. The product of the invention effectively overcomes the defects of poor water resistance, no antibiosis and the like of the aqueous vinyl chloride copolymer emulsion in the prior art, gives consideration to the comprehensive performance, solves the problems and has the performances of high efficiency, weather resistance and the like. The material can be expected to have wide market prospect in indoor and outdoor use such as industrial coating, building coating and the like, and is particularly suitable for the fields such as PVC films (food packaging and the like), PVC floor coatings and the like.)
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种PVC用抗菌乳液及其制备方法。
背景技术
含氯聚合物，如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-异丁基乙烯基醚共聚物、氯磺化聚乙 烯、等是制备防腐涂料的重要基体树脂，其性能与聚合物的含氯量密切相关。目前，含氯聚 合物主要以溶解在有机溶剂(芳烃、酮类或酯类等溶剂)的形式制备涂料、油墨等，虽具有 成膜快、膜致密性好等优点，但挥发性有机物(VOC)含量高，对环境不友好，制约其发展。 水性化是涂料发展的主要趋势之一。
乳化剂在水性化道路上扮演着重要角色。常用非反应型乳化剂，通过物理添加的方式使 用。这种方式存在易迁移、效果不持久、污染环境、对人体健康危害等缺点，无论乳液的稳 定性，如机械稳定性、电解质稳定性等，还是其形成的薄膜，都存在一定缺陷，如装饰性、 雨后水痕等。而且大大影响了其安全使用性能和耐水性等性能。此外，困扰着水性树脂开发 工作者的一个问题，由于水性树脂包括水性氯乙烯共聚乳液在水相中制备，故其成膜后的耐 水性一直存在问题。
另一方面，随着科技进步、社会发展和人们生活水平的提高，要求生存环境更加环保健 康和安全，对抗菌涂料产生了很大需求。
针对上述情况，结合氯乙烯的低成本，开发出一种新型氯乙烯抗菌乳液的工作在当下就 显得迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中水性氯乙烯共聚乳液耐水性差、不抗菌等不足，提供了 一种PVC用抗菌乳液及其制备方法。通过合成配方设计，解决了问题的同时，具有高效耐候 性等性能。可以预见，该材料将在工业涂料、建筑涂料等室内、户外使用迎来广阔的市场前 景，尤其适用PVC薄膜(食品包装等)、PVC地板涂层等领域等。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种PVC用抗菌乳液，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
总单体35-50份、乳化剂1-3份、pH缓冲剂0.5-1份、引发剂0.05-0.3份、去离子水50-65 份；
所述总单体包括氯乙烯类单体、丙烯酸酯类单体以及功能单体。
作为优选，所述氯乙烯类单体为氯乙烯、氯偏氯乙烯、三氟氯乙烯或其混合物。
作为优选，所述丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、 丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的几种。
作为优选，所述功能单体为丙烯酸、苯乙烯、叔碳酸乙烯酯或其混合物。
作为优选，所述乳化剂为季铵盐烷基聚氧乙烯马来酸二酯或壬基酚聚氧乙烯醚。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，0.5-2份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min 的条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取20-35份去离子水，0.5-1份pH缓冲剂，0.05-0.3份引发剂充分搅拌溶解后加入 步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后取步骤(1)预乳化单体1/6-1/5于聚合釜中，搅拌30min后升温至70-80℃，再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/5-1/4开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，4-6小时补加完，将反应温度升至80±1℃，继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收未反应的气相单体，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供了一种PVC用抗菌乳液，其结构中含有氯乙烯，一方面，卤素具有高效的阻燃性能；另一方面，强极性基团有利于在基材表面的附着，具有优异的附着力。
(2)本发明提供了一种PVC用抗菌乳液，其结构中含有-C-F键、叔碳酸乙烯酯结构，不仅可提供良好的耐水性还具有优异的耐候性。
(3)本发明提供了一种PVC用抗菌乳液，其使用反应型季铵盐乳化剂，第一，反应型乳化剂可以以化学键的形式接到体系中而不迁移析出，涂层性能更优；第二，季铵盐体系具有优异的广谱抗菌性。
(4)本发明提供了一种PVC用抗菌乳液，通过配方设计，解决了传统水性氯乙烯共聚 乳液耐水性差、不抗菌等缺陷的同时，具有高效耐候性等性能。可以预见，该材料将在工业 涂料、建筑涂料等室内、户外使用迎来广阔的市场前景，尤其适用PVC薄膜(食品包装等)、 PVC地板涂层等领域等。
具体实施方式
：
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式 的举例说明，而非是对本发明的范围限定。
实施例1
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体35份：氯乙烯10.5份、三氟氯乙烯7份、丙烯酸丁酯2.8份、丙烯酸异辛酯4.2份、丙烯酸羟乙酯2.8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.4份、苯乙烯1.4份、叔碳酸乙烯酯4.9份；
乳化剂：季铵盐十八烷基聚氧乙烯马来酸二酯(n＝10)1份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.5份；
引发剂：过硫酸钾0.05份；
去离子水65份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，0.5份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min 的条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取35份去离子水，0.5份pH缓冲剂，0.05份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后先取步骤(1)预乳化单体1/6于聚合釜中，搅拌30min后升温至70-80℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/5开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，4小时补加完，将反应温度升至80±1℃，继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施例2
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体50份：氯乙烯9.5份、偏氯乙烯11.5份、三氟氯乙烯9份、丙烯酸甲酯2.5份、丙烯酸异辛酯7.5份、丙烯酸羟乙酯5份、苯乙烯1份、叔碳酸乙烯酯4份；
乳化剂：季铵盐壬基酚基聚氧乙烯马来酸二酯(n＝10)2份、壬基酚聚氧乙烯醚1份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠1份；
引发剂：过硫酸钾0.3份；
去离子水50份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，2份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min的 条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取20份去离子水，1份pH缓冲剂，0.3份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后取步骤(1)预乳化单体1/5于聚合釜中，搅拌30min后升温至80℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/4开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，6小时补加完，将反应温度升至80±1℃， 继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收 未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施例3
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体40份：氯乙烯6份、偏氯乙烯12份、三氟氯乙烯6份、丙烯酸丁酯4份、丙烯 酸异辛酯4份、丙烯酸羟丙酯4份、丙烯酸0.4份、叔碳酸乙烯酯3.6份；
乳化剂：季铵盐十二烷基聚氧乙烯马来酸二酯(n＝20)2份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.8份；
引发剂：过硫酸钾0.2份；
去离子水60份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，1份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min的 条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取30份去离子水，0.8份pH缓冲剂，0.2份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后取步骤(1)预乳化单体1/6于聚合釜中，搅拌30min后升温至70℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/5开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，5小时补加完，将反应温度升至80±1℃， 继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收 未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施例4
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体50份：氯乙烯12.5份、三氟氯乙烯12.5份、甲基丙烯酸甲酯6.5份、丙烯酸异辛酯8.5份、甲基丙烯酸缩水甘油酯2.5份、苯乙烯3.5份、叔碳酸乙烯酯4份；
乳化剂：季铵盐壬基酚基聚氧乙烯马来酸二酯(n＝20)3份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.5份；
引发剂：过硫酸钾0.1份；
去离子水50份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，2份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min的 条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取20份去离子水，0.5份pH缓冲剂，0.1份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后取步骤(1)预乳化单体1/5于聚合釜中，搅拌30min后升温至75℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/4开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，6小时补加完，将反应温度升至80±1℃， 继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收 未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施例5
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体45份：氯乙烯9.9份、偏氯乙烯7.65份、三氟氯乙烯7.2份、丙烯酸丁酯4.95份、 丙烯酸异辛酯2.25份、丙烯酸羟丙酯5.4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.9份、叔碳酸乙烯酯 6.75份；
乳化剂：季铵盐十二烷基聚氧乙烯马来酸二酯(n＝10)2份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.7份；
引发剂：过硫酸钾0.2份；
去离子水55份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，1份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min的 条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取25份去离子水，0.7份pH缓冲剂，0.2份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后取步骤(1)预乳化单体1/5于聚合釜中，搅拌30min后升温至80℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/4开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，5小时补加完，将反应温度升至80±1℃， 继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收 未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施对比例1-3均与实施例1的抗菌乳液对比：
实施对比例1
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体35份：氯乙烯17.5份、丙烯酸丁酯2.8份、丙烯酸异辛酯4.2份、丙烯酸羟乙酯 2.8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.4份、苯乙烯6.3份；
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠1份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.5份；
引发剂：过硫酸钾0.05份；
去离子水65份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，0.5份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min 的条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取35份去离子水，0.5份pH缓冲剂，0.05份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后先取步骤(1)预乳化单体1/6于聚合釜中，搅拌30min后升温至70-80℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/5开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，4小时补加完，将反应温度升至80±1℃，继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施对比例2
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体35份：氯乙烯10.5份、三氟氯乙烯7份、丙烯酸丁酯2.8份、丙烯酸异辛酯4.2份、丙烯酸羟乙酯2.8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.4份、苯乙烯6.3份；
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠1份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.5份；
引发剂：过硫酸钾0.05份；
去离子水65份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，0.5份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min 的条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取35份去离子水，0.5份pH缓冲剂，0.05份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后先取步骤(1)预乳化单体1/6于聚合釜中，搅拌30min后升温至70-80℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/5开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，4小时补加完，将反应温度升至80±1℃，继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
实施对比例3
一种PVC用抗菌乳液，包括以下重量份数的原料：
总单体35份：氯乙烯10.5份、三氟氯乙烯7份、丙烯酸丁酯2.8份、丙烯酸异辛酯4.2份、丙烯酸羟乙酯2.8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.4份、苯乙烯1.4份、叔碳酸乙烯酯4.9份；
乳化剂：十二烷基苯磺酸钠1份；
PH缓冲剂：磷酸氢钠0.5份；
引发剂：过硫酸钾0.05份；
去离子水65份。
一种PVC用抗菌乳液的制备方法，具体包括如下的具体步骤：
(1)称取液相总单体，0.5份乳化剂，投入预乳化釜中，在搅拌速度为不低于200r/min 的条件下，搅拌乳化30min，得到预乳化单体溶液；
(2)取35份去离子水，0.5份pH缓冲剂，0.05份引发剂充分搅拌溶解后加入步骤(1)预乳化釜中；
(3)反应：按体积计，在真空釜中，加入气相总单体、剩余乳化剂、剩余去离子水在高 速搅拌状态下均化30min；然后先取步骤(1)预乳化单体1/6于聚合釜中，搅拌30min后升温至70-80℃；再加入步骤(2)溶解好的引发剂1/5开始聚合反应，待聚合釜压力由初始压力降0.2MPa时开始连续补加剩余的预乳化单体和引发剂，4小时补加完，将反应温度升至80±1℃，继续反应至聚合釜反应压力低于0.1MPa；降温至40℃以下，抽真空至0.09MPa以下，回收未反应的氯乙烯，停真空泵，出料，过滤，包装，即得目标产物。
分别将实施例1-5、实施对比例1-3制备的抗菌乳液按其施工要求兑稀，涂覆于PVC薄 膜上，室温下自干，得到干膜10um的涂层。
分别测定本发明实施例1-5、实施对比例1-3制备的抗菌涂层的物理性能，包括硬度、 附着力、耐水煮、耐水性、阻燃性、耐候性和抗菌性，结果如表1所示。
表1各实施例物理测试性能
首先，从表1中可以看出，本发明的抗菌乳液制备的抗菌涂层在PVC材料上涂布具有优 异的附着力，同时具有优异的耐水性；
第二，本发明的抗菌乳液制备的抗菌涂层具有更优的功能性，尤其是耐水性和耐候性；
第三，本发明的抗菌乳液制备的抗菌涂层具有优异的抗菌效果。
综合而言，与现有技术相比，本发明的抗菌乳液不仅克服现有技术中水性氯乙烯共聚乳 液耐水性差、不抗菌等缺陷，在其他性能不变的情况下，具有高效耐候性等性能，可以预见， 该材料将在工业涂料、建筑涂料等室内、户外使用迎来广阔的市场前景，尤其适用PVC薄膜 (食品包装等)、PVC地板涂层等领域等。
其中测试方法如下：
(1)硬度：利用三菱铅笔，500g力，在待测膜表面划5道，每道约5mm，每划一道需 磨平笔尖。再用橡皮擦除后表面无划伤。5道以3道无划痕为通过，记为OK；反之，记为NG。
(2)附着力：参考GB/T 9286-88标准进行测试。
(3)耐水煮：PVC涂膜置于沸水中2h后，取出复测附着力。
(4)耐水性：将乳液在玻璃板上室温下成膜24h后，仔细移除后切割成尺寸为2.5cm×2.5cm的薄片，并在40℃下真空干燥24h。确定此薄膜原始质量后，将其浸入去离子水中，测试不同时间点的薄膜吸水情况。每次取出薄膜后需要用滤纸将薄膜表面水分吸附后 进行薄膜质量计量。耐水性表示方法：5为最优，1为最差。
(5)阻燃性：肉眼观察，表示方法：5为最优，1为最差。
(6)耐候性：置于室外同等天数，观察表面状态及水接触角测试；耐候性表示方法，5 为最优，1为最差。
(7)抗菌性：根据抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果(GB21866—2008)进行评价。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以 在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并 不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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